四个DNA 片段在山茶属分子系统学研究中的应用

选取山茶属14 个组中的10 组21 种植物对目前常用于属内种间的4 个DNA 片段( ITS、waxy 、trnLF
、rpL16) 进行序列测定。结果表明: ( 1) 来自叶绿体基因组的2 个片段( trnL- F、rpL 16) 其PCR 扩增和
测序都很容易, 但两者的进化速率都非常慢, 序列矩阵只有很少信息位点( trnL-F 含9 个, rpL16 为20
个) , 不能提供必要的系统发育信息。( 2) 来自核基因组的ITS 片段其PCR 产物比较容易获得, 但其序列
的测定存在较多问题。( 3) waxy 是来自核基因组的另一个片段, 其PCR 扩增因受模板DNA 的数量和质量
的影响很大而有一定难度, 但其进化速率较快, 序列矩阵具有较多信息位点( 92 个) , 并且在山茶属是单
拷贝, 这对于解决山茶属这类具有许多近缘物种的类群的系统关系有重要价值。基于tsnL- F、rpL16 和
waxy 三组数据所建分子系统树支持山茶属为一单系, 但属下系统由于取样等原因有待进一步研究。     

四个DNA片段在山茶属分子系统学研究中的应用

选取山茶属14个组中的10组21种植物对目前常用于属内种间的4个DNA片段（ITS、waxy、trnL-F、rpL16）进行序列测定。结果表明：（1）来自叶绿体基因组的2个片段（trnL-F、rpL16）其PCR扩增和测序都很容易,但两者的进化速率都非常慢,序列矩阵只有很少信息位点（trnL-F含9个,rpL16为20个）,不能提供必要的系统发育信息。（2）来自核基因组的ITS片段其PCR产物比较容易获得,但其序列的测定存在较多问题。（3）waxy是来自核基因组的另一个片段,其PCR扩增因受模板DNA的数量和质量的影响很大而有一定难度,但其进化速率较快,序列矩阵具有较多信息位点（92个）,并且在山茶属是单拷贝,这对于解决山茶属这类具有许多近缘物种的类群的系统关系有重要价值。基于tsnL-F、rpL16和waxy三组数据所建分子系统树支持山茶属为一单系,但属下系统由于取样等原因有待进一步研究。     

基于matR基因序列分析的山茶科系统关系

通过线粒体matR基因序列分析探讨了山茶科的分类学范围和系统演化关系。结果显示,传统山茶科的两个核心——山茶亚科（Theoideae或Camellioideae）和厚皮香亚科（Ternstroemioideae）不构成姐妹群关系,山茶亚科是一个支持率很高的单系类群,厚皮香亚科没有形成单系;山茶亚科下可区分出3个明显的分支,基部的分支由紫茎属（Stewartia）和舟柄茶属（Hartia）组成,木荷属（Schima）、美洲荷属（Franklirda）和美国大头茶属（Gordonia）构成第2个分支,该分支与由山茶属（Camellia）、核果茶属（Pyrenaria）、多瓣核果茶属（Parapyrenaria）、石笔木属（Tutcheria）、大头荣属（Polyspora）和圆籽荷属（Aptersperma）组成的第3个分支互为姐妹群。研究结果很好地支持了Prince和Parks等学者提出的的狭义山茶科（仅含山茶亚科）和狭义大头茶属的概念以及科下3个族（紫茎族Stewartieae、大头茶族Gordonieae和山茶族Theeae）的划分。但本研究更为清晰地揭示了科下3个族间的系统关系,即紫茎族是最基部的分支,山茶族与大头茶族间有更近的亲缘关系。同时,本文认为,厚皮香（亚）科是否为单系类群值得进一步研究。     

馆藏植物标本与iFlora

构建准确、有效的物种遗传信息库并运用其作为主要的物种鉴定检索数据库,是新一代植物志（iFlora）与传统植物志的本质区别。采集并准确鉴定数以万计的植物样品用于建立遗传信息库存在一定困难,随着遗传信息获取技术的快速发展,使馆藏植物标本成为获取遗传信息的重要补充,并具有提升遗传信息库建设速度和可靠性的较大潜能。本文结合已有的研究和实验室多年工作实践,论述了植物标本作为iFlora物种遗传信息提取材料的可行性和不可替代性;总结了标本遗传信息提取过程中的主要困难和存在问题,并提出一些解决方法;阐述了使用馆藏标本特别是利用模式标本材料构建遗传信息标准库对iFlora构建的重要作用和意义。     

基于ITS序列分析探讨杜鹃属映山红亚属的组间关系

以叶状苞亚属的叶状苞杜鹃为外类群,以杜鹃属映山红亚属（subg.Tsutsusi)2组12种杜鹃和羊踯躅亚属（subg.Pentanthera）3种4种杜鹃的ITS区（包括5.8S rDNA)的序列了系统学分析。3个亚属的ITS区序长度范围为642－645bp。排序后ITS区的序列长度为653个位点,gap做缺失处理时,变异位点和信息位点分别占6．58％和3．68％。运用PAUP4．0软件分析,获得15个最简树,步长为75,一致性指数（CI）和维持性指数（RI）值分别为0．9333和0．9515,利用15个最简约树获取严格一致树,结果表明：1）映山红亚属为一单系类群,其内部支持率为81％;2）不支持将R.ashiroi独立成假映山红组,也不支持将R.tashiroi并入映山红组,而支持将R.tashiroi并入轮生叶组中的观点;3）支持将R.tsusiophyllum并入映山红组中的观点;4）大字杜鹃的系统位置还需进一步的研究。     

山茶属CHS基因家族的组成和分子进化初探

用PCR方法从4种山茶属(Camellia)(山茶科)(Theaceae)植物的总DNA中分别扩增到CHS基因外显子2的部分序列,经克隆、测序得到16个该基因的序列,这些序列与来自GenBank的该属另一种植物的3个序列及作为外类群的大豆(Glycine max (L.) Merr.)的2个序列一起进行分析.研究表明,山茶属CHS基因家族在进化过程中已分化为A、B、C三个亚家族,包括A1、A2、A3、B1、B2、C 等6类不同的基因成员;其中只有A2类成员为全部被研究的5种植物所共有,而其他5类成员只在部分被研究的植物中发现;所有这些CHS成员具有很高的同源性:在核苷酸水平上同一亚家族内基本上高于90%,不同亚家族间也在78%以上.从推测的氨基酸组成看,山茶属内CHS基因的功能已发生了分化,各类成员的碱基替代率有较大差异; 从分子系统发育树和可能的氨基酸组成分析,山茶属具有新功能的基因成员是在经过基因重复后,或是由少数几个位点的突变而成,或是由逐渐积累的突变而形成的.进一步分析认为,该属CHS基因的分化直到近期还在活跃地进行,并且不同种的进化式样有一定的差别,这种不同的进化式样可能是物种形成后受不同环境因素影响而形成的.     

关于植物DNA条形码研究技术规范

DNA条形码是利用标准的基因片段对物种进行快速鉴定的技术,已经成功用于生物物种分类和鉴定、生态学调查和生物多样性评估等研究领域。尽管生命条形码数据（BOLD）系统提供了主要针对动物类群DNA条形码研究的技术规范,但由于植物本身的生物学特性与所使用的条形码不同,因此已有技术规范并不完全适用于植物DNA条形码的研究。本文根据植物DNA条形码研究的特点与我国的实际情况,编写了植物DNA条形码研究技术标准和规范指南,具体包括十个方面的内容,即植物DNA条形码研究的样品采集策略;植物标本和野外数据的采集规范;植物标本图像信息的采集规范;植物DNA材料的采集规范;植物DNA材料的干燥与保存规范;植物总DNA的质量标准及保存规范;植物标准DNA条形码的选择与通用引物;DNA条形码的扩增与测序;DNA条形码数据的命名、编辑和提交规范;以及DNA条形码数据分析。我们期望通过这些标准规范的实施和在实践中的不断修订和完善,能为我国学者开展植物DNA条形码和iFlora研究提供参考和借鉴。
关键词：植物DNA条形码;技术规范;物种鉴定;标准;新一代植物志     

石笔木CHS基因家族成员的分析

用PCR方法从石笔木（Tutcheria spectabilis Dunn）的总DNA中扩增CHS基因外显子2的部分序列以代表该基因进行研究,经克隆后测序,得到长约740－780bp的序列共12个。以EMBL数据库中得到的紫花苜蓿和欧洲赤松各一个序列作为参照,进行排序和系统树的构建分析。结果显示,所有被测定的序列同源性均高于70％,为CHS基因家庭的成员,且这些序列由3大类共5种不同的基因拷贝组成：第一类家族成员因碱基的插入和缺失改变了读码框,推测已失去了CHS基因的功能,成为假基因,其中个别拷贝存在较大缺失,这在以前的研究中未见报道;第二类家族成员因活性位点的氨基酸发生突变,可能具有新的基因功能;第三类家族成员则具有原CHS基因的功能。综上结果,可预测,山茶科CHS基因家族较大,且有着复杂的进化式样。     

基于叶绿体TrnL- F序列和联合数据分析木通科的分子系统发育(英文)

基于叶绿体trnL_F序列单独分析以及trnL_F和rbcL序列联合分析重建了木通科的分子系统发育。本研究的系统发育拓扑结构与覃海宁和塔赫他间的族划分系统非常一致。猫儿屎族和串果藤族在系统发育树上位于本科的基部。由分布于南美的勃奎拉藤属和拉氏藤属组成的拉氏藤族得到了trnL_F序列分析 (10 0 % )和联合序列分析 (99% )的很好支持。木通族在两个分析里都得到了 10 0 %的靴带支持率。新建立的长萼木通属在trnL_F树上嵌套在木通属内 ;然而 ,在联合分析的树上 ,它与木通属形成姐妹群并得到很高的支持率。在系统发育上关系密切的 3个属 :牛藤果属、八月瓜属和野木瓜属之间的关系仍未解决。牛藤果与八月瓜在两个分析里都形成姐妹群 ,但支持率低。小花鹰爪枫嵌套在野木瓜属内 ,并与西南野木瓜形成姐妹群。木通族内这 3个属可能都不是单系 ,它们的属间界限和属的界定需要更多的分子和形态数据的进一步研究。     

真双子叶基部类群十种植物的CHS基因家族成员分析

用PCR方法从目前极少被报道的真双子叶基部类群10种植物的总DNA中扩增出CHS基因外显子2的部分序列进行分析,经克隆后测序,共得到26个不同的片段。分析表明,所有序列具有较高的同源性（〉70％）,每种植物有2—4个不同的拷贝,在金鱼藻中发现有一个拷贝（CedeCHS3）含有一段长29个碱基的缺失,可能已失去了该基因的功能,而来自银桦的GrroCHS8拷贝具有较多活性位点的变异,可能具有了新的功能。在对碱基含量的分析中表明,只有来自雀舌黄杨的序列有一定的GC偏好,特别是第三位的GC含量达70％以上。用贝叶斯法、最大简约法和邻接法构建的CHS基因的分子系统树均由3个主要分支构成,其中一个分支由来自金鱼藻的4个序列聚在一起构成了subfamilyⅡ,来自昆栏树的2个序列聚在一起网接于subfamilyⅢ中;来自独叶草的3个序列分散于同一亚家族（subfamilyⅠ）的不同分支中;而多数种的序列分散在相距较远的两个分支中,构成了两个主要的亚家族subfamilyⅠ、subfamilyⅢ。从所建分子系统树看真双子叶基部类群植物的CHS基因家族成员来源于该类群形成前的两个祖先拷贝,在不同植物这两个祖先拷贝经历了不同的进化过程,这些进化上的差异可能与不同植物的生活习性及生存环境的多样性相关。